Abstrakt
The paper describes the comprehensive study on the effect of microjet array geometrical parameters on the heat transfer enhancement in the modular heat exchanger. The conducted experimental study provides an experimental database on single phase submerged microjet heat transfer. The Wilson plot method was applied to determine the heat transfer coefficients in the laminar and transition flow regimes of a liquid-to-liquid heat exchanger. The heat exchanger was capable of exchanging 296 W of thermal energy at LMTD of 44 K. The obtained heat transfer coefficient reaches over 24,000 W/m2 K. Average Nusselt number predictions of the Wen and Jang (2003) correlation were in best agreement with the experimentally determined average Nusselt numbers. In the whole tested flow range, Nusselt numbers were not well correlated by any of the correlations from the literature. The experimentally determined Nusselt numbers were significantly lower than expected, due to limited applicability of given literature correlations. The author also proposed own experimental correlation for jet impingement heat transfer coefficient, predicting the experimental results within 30%.
Cytowania
-
9
CrossRef
-
0
Web of Science
-
1 1
Scopus
Autor (1)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
- otwiera się w nowej karcie
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
- Opublikowano w:
-
EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE
nr 99,
strony 336 - 343,
ISSN: 0894-1777 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2018
- Opis bibliograficzny:
- Muszyński T.: The influence of microjet array area ratio on heat transfer in the compact heat exchanger// EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE. -Vol. 99, (2018), s.336-343
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1016/j.expthermflusci.2018.08.010
- Bibliografia: test
-
- Y. Zhao, Y. Liang, Y. Sun, J. Chen, Development of a mini-channel evaporator model using R1234yf as working fluid, Int. J. Refrig. 35 (2012) 2166-2178, https:// doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2012.08.026. otwiera się w nowej karcie
- T. Muszynski, Design and experimental investigations of a cylindrical microjet heat exchanger for waste heat recovery systems, Appl. Therm. Eng. 115 (2017) 782-792, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.01.021. otwiera się w nowej karcie
- K. Guo, N. Zhang, R. Smith, Optimisation of fin selection and thermal design of counter-current plate-fin heat exchangers, Appl. Therm. Eng. 78 (2015) 491-499, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.11.071. otwiera się w nowej karcie
- T.L. Oliveira, P.S. Assis, E.M. Leal, J.R. Ilídio, Study of biomass applied to a co- generation system: A steelmaking industry case, Appl. Therm. Eng. 80 (2015) 269-278, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.01.002. otwiera się w nowej karcie
- J. Ebner, C. Babbitt, M. Winer, B. Hilton, A. Williamson, Life cycle greenhouse gas (GHG) impacts of a novel process for converting food waste to ethanol and co- products, Appl. Energy. 130 (2014) 86-93, https://doi.org/10.1016/j.apenergy. 2014.04.099. otwiera się w nowej karcie
- P. Olszewski, Heat recovery investigation from dryer-thermal oxidizer system in corn-ethanol plants, Appl. Therm. Eng. 81 (2015) 210-222, https://doi.org/10. 1016/j.applthermaleng.2015.02.033. otwiera się w nowej karcie
- P. Ostrowski, M. Pronobis, L. Remiorz, Mine emissions reduction installations, Appl. Therm. Eng. 84 (2015) 390-398, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015. 03.061. otwiera się w nowej karcie
- R. Andrzejczyk, T. Muszynski, C.A. Dorao, Experimental investigations on adiabatic frictional pressure drops of R134a during flow in 5 mm diameter channel, Exp. otwiera się w nowej karcie
- Therm. Fluid Sci. 83 (2017) 78-87, https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci. 2016.12.016. otwiera się w nowej karcie
- B. Peris, J. Navarro-Esbrí, F. Molés, R. Collado, A. Mota-Babiloni, Performance evaluation of an Organic Rankine Cycle (ORC) for power applications from low grade heat sources, Appl. Therm. Eng. 75 (2015) 763-769, https://doi.org/10. 1016/j.applthermaleng.2014.10.034. otwiera się w nowej karcie
- W. Stanek, W. Gazda, W. Kostowski, Thermo-ecological assessment of CCHP (combined cold-heat-and-power) plant supported with renewable energy, Energy. 92 (2015) 279-289, https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.02.005. otwiera się w nowej karcie
- G. Oluleye, M. Jobson, R. Smith, S.J. Perry, Evaluating the potential of process sites for waste heat recovery, Appl. Energy. 161 (2016) 627-646, https://doi.org/10. 1016/j.apenergy.2015.07.011. otwiera się w nowej karcie
- J. Sun, W. Li, Operation optimization of an organic rankine cycle (ORC) heat re- covery power plant, Appl. Therm. Eng. 31 (2011) 2032-2041, https://doi.org/10. 1016/j.applthermaleng.2011.03.012. otwiera się w nowej karcie
- N. Tran, Y. Chang, J. Teng, R. Greif, Enhancement heat transfer rate per unit vo- lume of microchannel heat exchanger by using a novel multi-nozzle structure on cool side, Int. J. Heat Mass Transf. 109 (2017) 1031-1043, https://doi.org/10. 1016/j.ijheatmasstransfer.2017.02.058. otwiera się w nowej karcie
- X. Wang, Y. Dai, Exergoeconomic analysis of utilizing the transcritical CO2 cycle and the ORC for a recompression supercritical CO2 cycle waste heat recovery: A comparative study, Appl. Energy. 170 (2016) 193-207, https://doi.org/10.1016/j. apenergy.2016.02.112. otwiera się w nowej karcie
- M. Sheikholeslami, M.K. Sadoughi, Simulation of CuO-water nanofluid heat transfer enhancement in presence of melting surface, Int. J. Heat Mass Transf. 116 (2018) 909-919, https://doi.org/10.1016/J.IJHEATMASSTRANSFER.2017.09.086. otwiera się w nowej karcie
- R. Andrzejczyk, T. Muszynski, Performance analyses of helical coil heat exchangers. The effect of external coil surface modification on heat exchanger effectiveness, Arch. Thermodyn. 37 (2016) 137-159, https://doi.org/10.1515/aoter-2016-0032. otwiera się w nowej karcie
- T. Muszynski, S.M. Koziel, Parametric study of fluid flow and heat transfer over louvered fins of air heat pump evaporator, Arch. Thermodyn. 37 (2016) 45-62, https://doi.org/10.1515/aoter-2016-0019. otwiera się w nowej karcie
- J.M. Wu, H. Zhang, C.H. Yan, Y. Wang, Experimental study on the performance of a novel fin-tube air heat exchanger with punched longitudinal vortex generator, Energy Convers. Manag. 57 (2012) 42-48, https://doi.org/10.1016/J.ENCONMAN. 2011.12.009. otwiera się w nowej karcie
- M. Sheikholeslami, M. Gorji-Bandpy, D.D. Ganji, Review of heat transfer en- hancement methods: focus on passive methods using swirl flow devices, Renew. Sustain. Energy Rev. 49 (2015) 444-469. otwiera się w nowej karcie
- J.M. Wu, W.Q. Tao, Investigation on laminar convection heat transfer in fin-and- tube heat exchanger in aligned arrangement with longitudinal vortex generator from the viewpoint of field synergy principle, Appl. Therm. Eng. 27 (2007) 2609-2617, https://doi.org/10.1016/J.APPLTHERMALENG.2007.01.025. otwiera się w nowej karcie
- H. Martin, Heat and Mass Transfer between Impinging Gas Jets and Solid Surfaces, Adv. Heat Transf. 13 (1977) 1-60, https://doi.org/10.1016/S0065-2717(08) 70221-1. otwiera się w nowej karcie
- C.Y. Li, S.V. Garimella, Prandtl-number effects and generalized correlations for confined and submerged jet impingement, Int. J. Heat Mass Transf. 44 (2001) 3471-3480, https://doi.org/10.1016/S0017-9310(01)00003-5. otwiera się w nowej karcie
- C. Meola, A New Correlation of Nusselt Number for Impinging Jets, Heat Transf. Eng. 30 (2009) 221-228, https://doi.org/10.1080/01457630802304311. otwiera się w nowej karcie
- R. Vinze, S. Chandel, M.D. Limaye, S.V. Prabhu, Local heat transfer distribution between smooth flat surface and impinging incompressible air jet from a chevron nozzle, Exp. Therm. Fluid Sci. 78 (2016) 124-136, https://doi.org/10.1016/j. expthermflusci.2016.05.017. otwiera się w nowej karcie
- K. Marzec, A. Kucaba-Piętal, Numerical investigation of local heat transfer dis- tribution on surfaces with a non-uniform temperature under an array of impinging jets with various nozzle shapes, J. Theor. Appl. Mech. 55 (2017) 1313-1324, https://doi.org/10.15632/jtam-pl.55.4.1313. otwiera się w nowej karcie
- T. Muszynski, R. Andrzejczyk, Applicability of arrays of microjet heat transfer correlations to design compact heat exchangers, Appl. Therm. Eng. 100 (2016) 105-113, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.01.120. otwiera się w nowej karcie
- T. Muszynski, D. Mikielewicz, Structural optimization of microjet array cooling system, Appl. Therm. Eng. 123 (2017) 103-110, https://doi.org/10.1016/j. applthermaleng.2017.05.082. otwiera się w nowej karcie
- M. Zukowski, Experimental investigations of thermal and flow characteristics of a novel microjet air solar heater, Appl. Energy. 142 (2015) 10-20, https://doi.org/ 10.1016/j.apenergy.2014.12.052. otwiera się w nowej karcie
- T. Rajaseenivasan, S. Ravi Prasanth, M. Salamon Antony, K. Srithar, Experimental investigation on the performance of an impinging jet solar air heater, Alexandria Eng. J. 56 (2017) 63-69, https://doi.org/10.1016/j.aej.2016.09.004. otwiera się w nowej karcie
- N. Karwa, C. Stanley, H. Intwala, G. Rosengarten, Development of a low thermal resistance water jet cooled heat sink for thermoelectric refrigerators, Appl. Therm. Eng. (2016), https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.06.118. otwiera się w nowej karcie
- T. Muszynski, R. Andrzejczyk, Heat transfer characteristics of hybrid microjet - Microchannel cooling module, Appl. Therm. Eng. 93 (2016) 1360-1366, https:// doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2015.08.085. otwiera się w nowej karcie
- B.N. Taylor, C.E. Kuyatt, Guidelines for Evaluating and Expressing the Uncertainty of NIST Measurement Results, NIST Tech. Note. 1297 (1994) 20, https://doi.org/ 10.6028/NIST.TN.1900. otwiera się w nowej karcie
- J.W. Rose, Heat-transfer coefficients, Wilson plots and accuracy of thermal mea- surements, Exp. Therm. Fluid Sci. 28 (2004) 77-86, https://doi.org/10.1016/ S0894-1777(03)00025-6. otwiera się w nowej karcie
- P. Fernando, B. Palm, T. Ameel, P. Lundqvist, E. Granryd, A minichannel aluminium tube heat exchanger -Part I: Evaluation of single-phase heat transfer coefficients by the Wilson plot method, Int. J. Refrig. 31 (2008) 669-680, https://doi.org/10. 1016/j.ijrefrig.2008.02.011. otwiera się w nowej karcie
- X. Lu, X. Du, M. Zeng, S. Zhang, Q. Wang, Shell-side thermal-hydraulic perfor- mances of multilayer spiral-wound heat exchangers under different wall thermal boundary conditions, Appl. Therm. Eng. 70 (2014) 1216-1227, https://doi.org/10. 1016/j.applthermaleng.2014.02.053. otwiera się w nowej karcie
- N. Jamshidi, M. Farhadi, D.D. Ganji, K. Sedighi, Experimental analysis of heat transfer enhancement in shell and helical tube heat exchangers, Appl. Therm. Eng. 51 (2013) 644-652, https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2012.10.008. otwiera się w nowej karcie
- G.J. Michna, E.A. Browne, Y. Peles, M.K. Jensen, The effect of area ratio on microjet array heat transfer, Int. J. Heat Mass Transf. 54 (2011) 1782-1790, https://doi.org/ 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.12.038. otwiera się w nowej karcie
- D.J. Womac, S. Ramadhyani, F.P. Incropera, Correlating equations for Impingement Cooling of Small heat Sources With Single Circular, Liquid Jets (1993). otwiera się w nowej karcie
- E.N. Sieder, G.E. Tate, Heat Transfer and Pressure Drop of Liquids in Tubes, Ind. Eng. Chem. 28 (1936) 1429-1435, https://doi.org/10.1021/ie50324a027. otwiera się w nowej karcie
- M.-Y. Wen, K.-J. Jang, An impingement cooling on a flat surface by using circular jet with longitudinal swirling strips, Int. J. Heat Mass Transf. 46 (2003) 4657-4667, https://doi.org/10.1016/S0017-9310(03)00302-8. otwiera się w nowej karcie
- D. Lytle, B. Webb, Air jet impingement heat transfer at low nozzle-plate spacings, Int. J. Heat Mass Transf. 37 (1994) 1687-1697, https://doi.org/10.1016/0017- 9310(94)90059-0. otwiera się w nowej karcie
- Źródła finansowania:
-
- Działalność statutowa/subwencja
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
wyświetlono 112 razy
Publikacje, które mogą cię zainteresować
High Performance Tubular Heat Exchanger with Minijet Heat Transfer Enhancement
- J. Wajs,
- D. Mikielewicz,
- E. Fornalik-Wajs
- + 1 autorów